到達目標
１．機器分析の基本原理・操作を習得し、実験を行うことができる
２．得られた結果を理解し、文献等に記載されている値と適宜比較を行う等のデータ処理を行うことができる
３．得られた結果について工学的な考察を行い、図表を用いてまとめることができる
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安 | 標準的な到達レベルの目安 | 未到達レベルの目安 |
| 評価項目1 | 機器分析の基本原理・操作正確に習得し、自ら計画的に的確な実験を行うことができる | 機器分析の基本原理・操作をある程度習得し、実験を行うことができる | 機器分析の基本原理・操作を習得できず、実験を行うことができない |
| 評価項目2 | 得られた結果を正確に理解し、文献等に記載されている適切な値と適宜比較を行う等のデータ処理を正しく行うことができる | 得られた結果をある程度理解し、文献等に記載されている値と比較を行う等のデータ処理を行うことができる | 得られた結果を理解できず、文献等に記載されている値と比較を行う等のデータ処理を行うことができない |
| 評価項目3 | 得られた結果について工学的な考察を行い、適切な図表を用いて論理的にまとめることができる | 得られた結果について考察を行い、図表を用いてまとめることができる | 得られた結果について考察を行うことができず、図表を用いてまとめることができない |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
電子工学の発展を背景とした各種の高性能分析機器の発達がめざましい。これらの分析機器の原理、測定法、解析法に習熟することは、物質工学科の学生にとって卒研をする上だけでなく就職後でも極めて重要である。分析機器は便利なもので容易に結果を出してくれるが、操作を機械的に行うのではなく熟慮して測定を行い、結果を注意深く解析する必要がある。
この科目の授業目標は、主に次の通りである。
１）実体顕微鏡および蛍光顕微鏡の操作および原理を説明できる。また、各種顕微鏡にて生体試料を観察することで生体構成物質を同定できる。走査型電子顕微鏡の観察については基本的な操作法ができ、さらに原理も説明できること。
２）ガスクロマトグラフィー質量分析（GC/MS）および高速液体クロマトグラフィー（HPLC）の測定において、基本的な操作法を習得すること。また、指定された物質の検量線を作成し、サンプル中に組まれる物質の定性・定量分析ができること。
３）紫外・可視吸収スペクトル（UV-VIS）、核磁気共鳴分析（NMR）、赤外線吸収スペクトル（FT-IR）の各測定において、基本的な操作法を習得すること。また与えられた未知試料について、これらの分析法を駆使して化合物の同定ができる。
授業の進め方・方法:
週のうち、2コマは実験、1コマはデータ整理およびレポート作成の時間とする。全体を3つの班に分け（担当教員によってはさらに細分化する）、8つあるテーマのうち、割り当てられたテーマの実験をローテーションしながら実施する。レポート作成の時間を設けているが完成させるには時間が足らないため、時間外にも自主的・計画的に行う必要がある。
注意点:
機器分析学をはじめ、一般化学、有機化学、無機化学、材料工学といった複数の専門科目の知識が必要となる。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
オリエンテーション |
実験のスケジュール、実験の心得、注意事項、各テーマにおける内容・課題について理解す。
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| 2週 |
【テーマ1】蛍光顕微鏡の操作の取得 |
顕微鏡の操作法と原理を理解する。特に、フィルターの効果、露光時間の影響について理解する。
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| 3週 |
【テーマ2】実体顕微鏡および蛍光顕微鏡を用いた生体構成物質の同定 |
実体顕微鏡、マクロズーム顕微鏡および正立顕微鏡を用いて生体試料を観察することで、像から得られる情報の解析法について理解できる。
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| 4週 |
【テーマ3】走査型電子顕微鏡(SEM)による形状観察 |
基本的な操作法と原理を理解し、解析法について理解する。
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| 5週 |
【課題1】 |
テーマ1、2、3、に関して与えられた課題を解くことで、各テーマに関する理解度を深める。
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| 6週 |
【テーマ4】ガスクロマトグラフィー質量分析（1週目） |
ガスクロマトグラフィー質量分析装置(GC-MS)により、化合物の定量分析を行う。まず検量線作製用の試料を分析し、その後、絶対検量線法により未知試料中の濃度を測定する。また1週目と2週目のピークの保持時間違いにより、各物質の違いについて考察する。
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| 7週 |
【テーマ5】ガスクロマトグラフィー質量分析（2週目） |
ガスクロマトグラフィー質量分析装置(GC-MS)により、化合物の定量分析を行う。まず検量線作製用の試料を分析し、その後、絶対検量線法により未知試料中の濃度を測定する。また1週目と2週目のピークの保持時間違いにより、各物質の違いについて考察する。
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| 8週 |
【テーマ6】高速液体クロマトグラフィ(HPLC)測定による有機化合物の定量 |
HPLC測定を行い、未知試料中に含まれる目的物の同定および絶対検量線法を用いた定量分析を行う。基本的な操作法のみならずクロマトグラフィの仕組みや原理を理解する。
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| 4thQ |
| 9週 |
【課題2】 |
テーマ4、5、6、に関して与えられた課題を解くことで、各テーマに関する理解度を深める。
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| 10週 |
【テーマ7】紫外・可視吸収スペクトル(UV-VIS)測定による酸解離定数の決定 |
各pHで調製した有機化合物含有水溶液のUV-VIS測定を行い、酸解離定数を決定する。物質の構造変化が吸収帯にどう影響するのかを理論も含めて理解する。
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| 11週 |
【テーマ8】核磁気共鳴（NMR）分析法による有機化合物の分析 |
簡単な有機化合物を合成し、出発原料および生成物のNMR測定を行う。基本的な操作法のみならずNMRの仕組みや原理、スペクトルの帰属法も含めて理解する。
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| 12週 |
【テーマ9】赤外線吸収スペクトル（FT-IR）分析法による有機化合物の定性分析 |
固体および液体状の未知試料中について、KBrペレット法およびヌジョール法を用いてFT-IR測定にて定性分析を行う。基本的な操作法のみならずFT-IRの仕組みや原理を理解する。
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| 13週 |
【課題3】 |
テーマ7、8、9、に関して与えられた課題を解くことで、各テーマに関する理解度を深める。
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| 14週 |
【課題4】 |
全ての実験テーマについて振り返り、複数の分析機器を用いた研究について調査することで実践的な知識を習得する。
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| 15週 |
評価通知と解説 |
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| 16週 |
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モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
| 専門的能力 | 分野別の工学実験・実習能力 | 化学・生物系分野【実験・実習能力】 | 分析化学実験 | 代表的な定性・定量分析装置としてクロマト分析(特にガスクロ、液クロ)や、物質の構造決定を目的とした機器(吸光光度法、X線回折、NMR等)、形態観察装置としての電子顕微鏡の中の代表的ないずれかについて、その原理を理解し、測定からデータ解析までの基本的なプロセスを行うことができる。 | 4 | 後6,後8,後10,後11,後12 |
| 固体、液体、気体の定性・定量・構造解析・組成分析等に関して必要な特定の分析装置に関して測定条件を選定し、得られたデータから考察をすることができる。 | 4 | 後2,後4,後10,後11,後12 |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 30 | 0 | 30 |
| 専門的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 60 | 0 | 60 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 | 0 | 10 |